“巧思絕世”的機械發明家馬鈞(1 / 3)

“巧思絕世”的機械發明家馬鈞

在我國的江南的一些地方,至今還在使用著一種木製的灌溉工具——龍骨水車,它的最初發明者不是近代人,更不是現代人,而是古代的一位傑出的機械發明家——馬鈞。由於他改進了織綾機,發明了龍骨水車,製造了指南車、拋石機、“水轉百戲”等精巧的機械裝置,在曆史上曾獲得了“巧思絕世”的機械發明家的美稱。

指南車的指引

馬鈞,字德衡,我國三國時代的魏國扶風(今陝西武功縣、興平縣一帶)人,生卒年代不詳。他出身於一個貧苦的家庭裏,祖籍世代務農。馬鈞從小就口吃,因而一生都不善言談。他雖動口不好,但卻善於動腦、動手,尤其喜歡讀書。每當看到一本好書,他往往愛不釋手。有一次他從書上讀到了一個發明的故事,便立刻被吸引住了。

書上講的是上古時代黃帝大戰蚩尤的故事。一次,黃帝領兵作戰,因天降大霧,軍隊辨不清方向,結果被蚩尤打敗了。回去之後,黃帝就想,在這種多霧的地區作戰,如能辨明方向就好了。這時手下一個聰明的謀士便提出一個設想。他建議製作一種裝置,能始終指向一個固定的方向,將士們看到它就可以不迷失方向了。黃帝覺得這個設想很好,便命人進行研究和試驗,終於製作了一種指南車。這是一種奇妙的車,車輪與一套裝置相聯,這套裝置又與車上一個手臂指向南方的小木人相聯。當車子轉變方向時,通過這套裝置的轉換,總能保證木人的手始終指向南方。這樣,在大霧再一次降臨的時候,蚩尤部落傾巢出動,想藉此機會使黃帝全軍覆沒。但他們沒有想到,這一次黃帝的軍隊,由於有了指南車的指引,加上黃帝指揮有方,使隊伍進退自如,士兵們越戰越勇,最終卻把蚩尤打敗了。

在讀了這本書之後,馬鈞又從另一本書上讀到,在周朝初年,南方的越裳氏派來的使臣迷失了回去的路線,周公便利用製作的指南車,派人護送他們回國了。

這些故事簡直使小馬鈞著了迷,當時隻有十幾歲的他,竟異想天開,也要造一台指南車。他找來父親幹木匠活的工具和一些木板,邊琢磨邊動手試驗,一幹就是幾天。可究竟怎麼才能指南,書上沒說,他試驗來試驗去仍是一籌莫展。母親見兒子這幾天神秘地忙個不停,常常愁眉苦臉,不思茶飯,便心疼地問他在幹什麼。他告訴母親黃帝造指南車的故事,並說他也在造指南車。母親一聽就笑了,說那隻是傳說,不一定是真事兒。可小馬鈞挺倔強,非說是真事兒不可。母親見他一臉孩子氣,又是那樣認真,便半開玩笑地逗他說:“我兒現在年紀還小,等長大了就一定能造出指南車來。”馬鈞聽到媽媽的鼓勵才高興地笑了。他決心等自己再長大一些時,再來造指南車。盡管這一次沒造成指南車,但卻培養了小馬鈞對機械的興趣和勤於動手的習慣。這無疑影響了他日後的發展方向。

改進織綾機

馬鈞從小生活在鄉間,從父老鄉親們每日沉重的勞動中體味到生活的艱辛,並總想用什麼辦法來減輕鄉親們的勞動。為此,他非常注意研究當時所能見到的各種機械,並設法改進它們。其中比較突出的是他對織綾機的改進。

我國是世界上最早發明養蠶繅絲的國家。早在商朝的時候,以桑養蠶與繅絲織綢的技術就有了相當的發展。當時的人們已經掌握了平紋織法和挑織法,用以織出帶有各種圖案的絲織品。到了春秋戰國時期,已掌握了能織出十幾種絲織品的方法。到了漢代,中國的絲綢開始傳入國外,我國由此獲得了“東方絲國”的稱號。

與此密切相關的是紡織機的發明和改進。我國最早的織布機大約發明於商朝的手紋織機,到周朝又發展出提花機械,至少在戰國末期已經開始使用足踏織機了。利用腳踏板作提綜(織機上使經線上下交錯分開以便梭子通過的裝置)開口的裝置,就可以騰出手來投梭,手腳並用,使功效大大提高。這種織機是紡織技術史上具有劃時代意義的發明。到了西漢初年,對織機又有了進一步的改進,有人還曾發明了一種新型提花機。它用120根經線,60天就能織出一匹花綾。但這種織綾機的最大特點是每根經線都要用一個腳踏的躡(即踏板),這樣120根經線就要有120個躡,操作起來既費力又費時,很不方便。後來有人對它作了改進,把它簡化成“五十綜者五十躡”或“六十綜者六十躡。”

馬鈞家的一位鄰居大媽就有一台這樣的“六十綜者六十躡”的織綾機。這種織綾機雖然效率有所提高,但織一匹綾子仍需幾十天的時間,且複雜笨重、不便操作的問題仍沒得到解決。

馬鈞從小就非常喜歡去大媽家看織綾。他覺得大媽的織綾機神秘、可愛,在大媽的熟練操作下,一匹匹色彩鮮豔、圖案生動的花綾從織機中“流出”,比媽媽巧手繡出的刺繡還漂亮。隨著馬鈞逐漸長大,大媽一天天變老,麵對60根線、60個踏板,逐漸有些力不從心,動作也明顯不如以前熟練,以往一個月就能織出的布,現在往往要用三個月甚至更長時間才能幹完。馬鈞覺得這都是由於這種織綾機太複雜造成的。如果能使它的機構再簡化一下,操作方便一些,就不會這麼費力了。馬鈞那顆喜歡鑽研的心又活動起來了,他決心要對這種織機加以改進。

馬鈞趁大媽有一段時間臥病在床之際,把她的織機全部拆開,仔細地研究了它的結構和各種零部件的功能。然後經過日夜的苦心鑽研和反複實驗,又重新設計了織機,將“五十綜者五十躡”和“六十綜者六十躡”兩種舊織機,都改裝成隻需12個躡的織機。這樣就大大簡化了織綾機的構造,使生產效率一下子提高了5倍。

當大媽身體康複,再次站到織綾機前時,看到的是一台很簡便的織機。當她坐到機前操作時,更覺得方便至極,自己仿佛一下子又回到了身體強健的年輕時代,甚至比那時還要強。原來織一匹綾至少也要一個月,可現在她十來天甚至更短的時間就可織出一匹。她高興得合不攏嘴,逢人便稱讚馬鈞的才能。由於用新綾機織出的圖案自然,變化多端,質量也有很大提高,所以在市場上成了暢銷的搶手貨,深受人們的歡迎。